(57)【要約】【課題】空調装置のコンプレッサと電動ファンとを好適に制御し、高い燃費向上効果を得ることができる車両用空調制御装置を提供する。【解決手段】エアコンＥＣＵ２１は、コンプレッサ１１と電動ファン１７とを相関制御して要求冷凍能力を発生するように空調制御を実施している。また、エアコンＥＣＵ２１は、空調制御時においてエンジン１０の燃料消費率が良好でない所定領域で該エンジン１０が運転状態にあるか否かを判定し、該運転状態にある判定がなされたとき、コンプレッサ１１の駆動負荷を増加させるべく電動ファン１７の出力（回転速度）を低減させる。【選択図】      図１
2006218920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載エンジンにより駆動され圧縮容量が可変制御される冷媒圧縮用のコンプレッサと、前記エンジンにより駆動されるオルタネータの発電動作に基づく作動電圧にて作動しファン回転速度が可変制御される冷媒冷却用の電動ファンと、を備える車両用空調装置において、前記コンプレッサと前記電動ファンとを相関制御して要求冷凍能力を発生するように空調制御を実施する空調制御装置であって、
空調制御時において前記エンジンの燃料消費率が良好でない所定領域で該エンジンが運転状態にあるか否かを判定する運転状態判定手段と、
前記運転状態である判定がなされたとき、前記コンプレッサの駆動負荷を増加させるべく前記電動ファン出力を低減させるファン出力低減制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用空調制御装置。
【請求項２】
前記運転状態判定手段は、少なくとも空調制御時において前記エンジンの燃料消費率を取得し、取得した燃料消費率と良否判定値との比較に基づいて前記判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調制御装置。
【請求項３】
前記ファン出力低減制御手段による制御を行わないときには、前記電動ファンの駆動を主とし、前記要求冷凍能力を発生するための不足分を前記コンプレッサの駆動にて補填する通常ファン制御を実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調制御装置。
【請求項４】
前記通常ファン制御は、前記電動ファンの駆動を最大にすることを特徴とする請求項３に記載の車両用空調制御装置。
【請求項５】
冷媒圧、外気温、及び前記オルタネータの発電電力を蓄える車載バッテリの電圧値を取得可能であって、該冷媒圧、外気温、及びバッテリの電圧値のうち少なくとも１つから前記ファン出力低減制御を実施するか否かを判定する実行条件判定手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用空調制御装置。
【請求項６】
前記電動ファン出力を低減させ前記コンプレッサの駆動負荷が増加することによる燃料増加分と、前記電動ファン出力を低減させ前記オルタネータの発電量が低減することによる燃料節減分との比較に基づいて、前記ファン出力低減制御を実施するか否かを判定する実行条件判定手段を備えたえたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用空調制御装置。
【請求項７】
前記電動ファンは、ファン回転速度を可変とすべく作動電圧のデューティ制御が行われるものであり、
前記ファン出力低減制御手段は、ファン出力低減制御時において、予め定めた最低デューティにて前記電動ファンを駆動することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車両用空調制御装置。
【請求項８】
前記電動ファンは、ファン回転速度を高速から低速までの多段階のいずれかとすべく、作動電圧が対応するいずれかの電圧値に切り換えられるものであり、
前記ファン出力低減制御手段は、ファン出力低減制御時において、ファン回転速度が最低速となる電圧値にて前記電動ファンを駆動することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車両用空調制御装置。
【請求項９】
前記電動ファン出力を低減させ前記コンプレッサの駆動負荷が増加することによる燃料増加分と、前記電動ファン出力を低減させ前記オルタネータの発電量が低減することによる燃料節減分との比較に基づいて、燃料増加分よりも燃料節減分が大きくなるような前記作動電圧を算出する作動電圧算出手段を備え、
前記ファン出力低減制御手段は、ファン出力低減制御時において、前記算出した作動電圧にて前記電動ファンを駆動することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車両用空調制御装置。
【請求項１０】
冷媒温度、前記電動ファンによる前記冷媒を冷却するときの冷却風量の変化分、及びエンジンの燃料消費率の変化分を取得可能であって、該冷媒温度、冷却風量変化分、及び燃料消費率変化分を少なくとも用いて前記燃料増加分が算出されることを特徴とする請求項６又は９に記載の車両用空調制御装置。
【請求項１１】
前記電動ファン出力の変化分を取得可能であって、該電動ファン出力変化分及び前記オルタネータの発電効率を少なくとも用いて前記燃料節減分が算出されることを特徴とする請求項６又は９に記載の車両用空調制御装置。
【請求項１２】
前記オルタネータは、通常発電時、車載バッテリの電圧値に応じた発電量力にて発電動作するものであり、
前記空調制御時において前記燃料消費率が良好でないエンジン運転状態である判定がなされたとき、前記オルタネータの通常発電動作よりもその発電量を増大させる発電量増大制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の車両用空調制御装置。
【請求項１３】
前記発電量増大制御手段は、前記オルタネータの発電能力を最大に切り換えることを特徴とする請求項１２に記載の車両用空調制御装置。
【請求項１４】
前記冷媒は、ＣＯ2 冷媒であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の車両用空調制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直接的又は間接的にそれぞれエンジン回転負荷になる空調装置のコンプレッサと電動ファンとを、燃費及び空調性能の両面から好適に制御する車両用空調制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調制御装置には、従来より、車両発進時において車載エンジンに大きな出力が必要となる場合に、エンジン出力に直接的に影響を与えるエアコン用コンプレッサの駆動負荷を軽減してエンジンによる車両の加速性を確保する、所謂加速カット制御や、車両減速時の燃料カット時にエンジンの惰性回転にてエアコン用コンプレッサを強制駆動させ、該コンプレッサの駆動に回生する、所謂減速回生制御等が採用されているものがある。このような加速カット制御や減速回生制御を用いることで、エンジンの燃費向上を図ることが可能である。
【０００３】
ところが、上記構成では、車両発進時にエアコン用コンプレッサの駆動能力の低下に伴ってエバポレータからの冷風温度が上昇する一方、車両減速時にエアコン用コンプレッサの駆動能力の上昇に伴ってエバポレータからの冷風温度が低下するというように冷凍能力が安定せず、空調性能が犠牲となっていた。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１や特許文献２にて開示されているように、それぞれエンジン回転負荷となるエアコン用コンプレッサの駆動負荷と電動ファンの電気負荷（この場合、ファンモータの電気負荷に対応するオルタネータの駆動負荷）との合計が最小となるように電動ファンの出力制御を行うものがある。このときの電動ファンの出力は、要求される冷凍能力が発生するようにエアコン用コンプレッサの出力と相関して制御される。これにより、安定した空調性能を得ながらも、エンジン回転負荷の合計を最小とすることで、燃費向上が図られている。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１，２では、エアコン用コンプレッサの駆動負荷と電動ファンの電気負荷（オルタネータの駆動負荷）との合計が最小となるように単に制御しているため、このように制御していても、エンジンの運転状態によっては運転効率（燃料消費率）の悪い状態でエアコン用コンプレッサ及び電動ファンを駆動する場合がある。そのため、燃費向上効果が得られるもののその効果は小さく、まだまだ改良の余地がある。
【０００６】
また、例えば特許文献３にて開示されている技術では、空調装置の余剰エネルギを蓄積する蓄熱器が空調ダクト内に設けられている。このような蓄熱器にエバポレータの冷却熱の余剰分を蓄積しておき、エアコン用コンプレッサの駆動効率が悪化した際に、蓄積した冷却熱を用いて冷風を生成することで、空調性能の安定化と燃費向上との両立を図ることができる。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献３では、空調装置に蓄熱器といった特別な装置が必要であるため、その分コストが高くなるという問題がある。そのため、蓄熱器等を用いない汎用の空調装置において、エアコン用コンプレッサ及び電動ファンの出力制御を好適に制御することが要求されている。
【特許文献１】特開２００４−９０７７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２８５６３８号公報
【特許文献３】特開平１−１５３３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、空調装置のコンプレッサと電動ファンとを好適に制御し、高い燃費向上効果を得ることができる車両用空調制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、効果等を示しつつ説明する。
【００１０】
手段１．車両用空調装置には、車載エンジンにより駆動され圧縮容量が可変制御される冷媒圧縮用のコンプレッサと、エンジンにより駆動されるオルタネータの発電動作に基づく作動電圧にて作動しファン回転速度が可変制御される冷媒冷却用の電動ファンとが備えられ、その空調制御装置は、コンプレッサと電動ファンとを相関制御して要求冷凍能力を発生するように空調制御を実施する。運転状態判定手段は、空調制御時においてエンジンの燃料消費率が良好でない所定領域で該エンジンが運転状態にあるか否かを判定する。ファン出力低減制御手段は、前記運転状態である判定がなされたとき、コンプレッサの駆動負荷を増加させるべく電動ファン出力を低減させる。
【００１１】
すなわち、空調制御時において燃料消費率が良好でないエンジン運転状態である判定がなされると、電動ファン出力が低減、つまり電動ファンの回転速度が抑制される。すると、要求される冷凍能力の維持、すなわち空調性能を安定させるためにコンプレッサの圧縮容量が増加し、該コンプレッサの駆動負荷が増加する。従って、エンジン回転負荷が増加するため、エンジン回転負荷の増加に伴うエンジン回転速度の低下を防止するために燃料噴射量が増加されてエンジン出力が増加する。ここで、エンジン出力と燃料消費率との関係において、低出力領域ではエンジン出力の増加に伴って燃料消費率が向上し且つその変化率が大きく、それ以外の出力領域ではその変化率が小さい。そのため、上記判定がなされるような低出力領域で電動ファン出力を低減させてエンジン出力を増加させると、エンジンの燃料消費率が向上する。また、電動ファン出力を低減した分、該電動ファンの消費電力が低減されるため、オルタネータの発電量が少なくて済む。つまり、オルタネータの駆動負荷が低減し、エンジン回転負荷が低減される。このように電動ファン出力を調整してエンジンを低燃料消費率側で極力運転させることにより、高い燃費向上効果を得ることができる。
【００１２】
手段２．上記手段１において、運転状態判定手段は、少なくとも空調制御時においてエンジンの燃料消費率を取得し、取得した燃料消費率と良否判定値との比較に基づいて前記判定を行う。
【００１３】
すなわち、取得した燃料消費率と良否判定値との比較に基づいて、現在のエンジン運転状態における燃料消費率の良否判定が行われるので、確実な判定を行うことができる。
【００１４】
手段３．上記手段１又は２において、ファン出力低減制御手段による制御を行わないときには、電動ファンの駆動を主とし、要求冷凍能力を発生するための不足分をコンプレッサの駆動にて補填する通常ファン制御が実施される。
【００１５】
すなわち、ファン出力低減制御を行わないとき、つまり燃料消費率が良好なエンジン運転状態では、コンプレッサの駆動負荷が抑制される。これにより、コンプレッサ側からのエンジン回転負荷の増加を極力低減することができる。
【００１６】
手段４．上記手段３において、通常ファン制御では、電動ファンの駆動が最大にされる。
【００１７】
すなわち、要求冷凍能力を発生させる上で電動ファンの駆動が最大となることで、コンプレッサの駆動負荷が最小とされるので、コンプレッサ側からのエンジン回転負荷の増加を確実に低減することができる。
【００１８】
手段５．上記手段１〜４のいずれかにおいて、冷媒圧、外気温、及びオルタネータの発電電力を蓄える車載バッテリの電圧値が取得可能であり、実行条件判定手段は、該冷媒圧、外気温、及びバッテリの電圧値のうち少なくとも１つからファン出力低減制御を実施するか否かを判定する。
【００１９】
すなわち、燃費向上を図る上で重要な要素である冷媒圧、外気温、及びバッテリの電圧値等からファン出力低減制御を行うことでことで、より効果的に燃費向上を図ることができる。
【００２０】
手段６．上記手段１〜４のいずれかにおいて、電動ファン出力を低減させコンプレッサの駆動負荷が増加することによる燃料増加分と、電動ファン出力を低減させオルタネータの発電量が低減することによる燃料節減分との比較に基づいて、実行条件判定手段は、ファン出力低減制御を実施するか否かを判定する。
【００２１】
すなわち、燃料増加分と燃料節減分とを比較し、燃料節減分が燃料増加分を上回る場合にファン出力低減制御を行うことで、より効果的に燃費向上を図ることができる。
【００２２】
手段７．上記手段１〜６のいずれかにおいて、電動ファンは、ファン回転速度を可変とすべく作動電圧のデューティ制御が行われるものであり、ファン出力低減制御手段は、ファン出力低減制御時において、予め定めた最低デューティにて電動ファンを駆動する。
【００２３】
すなわち、ファン出力低減制御時において、一律に予め定めた最低デューティにて電動ファンを駆動するだけであるので、簡単な制御にて対応することができる。
【００２４】
手段８．上記手段１〜６のいずれかにおいて、電動ファンは、ファン回転速度を高速から低速までの多段階のいずれかとすべく、作動電圧が対応するいずれかの電圧値に切り換えられるものであり、ファン出力低減制御手段は、ファン出力低減制御時において、ファン回転速度が最低速となる電圧値にて電動ファンを駆動する。
【００２５】
すなわち、ファン出力低減制御時において、一律にファン回転速度が最低速となる電圧値にて電動ファンを駆動するだけであるので、簡単な制御にて対応することができる。
【００２６】
手段９．上記手段１〜５のいずれかにおいて、電動ファン出力を低減させコンプレッサの駆動負荷が増加することによる燃料増加分と、電動ファン出力を低減させオルタネータの発電量が低減することによる燃料節減分との比較に基づいて、燃料増加分よりも燃料節減分が大きくなるような作動電圧を算出する作動電圧算出手段が備えられる。ファン出力低減制御手段は、ファン出力低減制御時において、前記算出した作動電圧にて電動ファンを駆動する。
【００２７】
すなわち、ファン出力低減制御時において、該制御を行った際の燃料増加分と燃料節減分との比較に基づいて算出した作動電圧にて電動ファンが駆動されるので、電動ファン出力がその時々の状況に応じたものとなる。従って、より効果的に燃費向上を図ることができる。
【００２８】
手段１０．上記手段６又は９において、冷媒温度、電動ファンによる冷媒を冷却するときの冷却風量の変化分、及びエンジンの燃料消費率の変化分が取得可能であり、前記燃料増加分は、該冷媒温度、冷却風量変化分、及び燃料消費率変化分を少なくとも用いて算出される。
【００２９】
すなわち、燃料増加分に関する各要素から簡単且つ確実に燃料増加分を算出することができる。
【００３０】
手段１１．上記手段６又は９において、電動ファン出力の変化分が取得可能であり、前記燃料節減分は、該電動ファン出力変化分及びオルタネータの発電効率を少なくとも用いて算出される。
【００３１】
すなわち、燃料節減分に関する各要素から簡単且つ確実に燃料節減分を算出することができる。
【００３２】
手段１２．上記手段１〜１１のいずれかにおいて、オルタネータは、通常発電時、車載バッテリの電圧値に応じた発電量力にて発電動作するものであり、発電量増大制御手段は、空調制御時において燃料消費率が良好でないエンジン運転状態である判定がなされたとき、オルタネータの通常発電動作よりもその発電量を増大させる。
【００３３】
すなわち、空調制御時において燃料消費率が良好でないエンジン運転状態である判定がなされると、オルタネータの発電量が通常発電動作よりも増大されるので、オルタネータの駆動負荷が増大する。従って、エンジン回転負荷が増加するため、エンジン回転負荷の増加に伴うエンジン回転速度の低下を防止するために燃料噴射量が増加されてエンジン出力が増加する。そのため、上記手段１でも述べたように、上記判定がなされるような低出力領域でオルタネータの発電量を増大させてエンジン出力を増加させると、エンジンの燃料消費率が向上する。また、オルタネータの発電量を増大させることでバッテリの電圧値の回復が良好となるため、燃料消費率が良好なエンジン運転状態になった場合にオルタネータの発電能力が小さく、該オルタネータの駆動負荷も小さくなる。これにより、エンジン回転負荷が低減し、燃料消費量が低減される。つまり、上記ファン出力低減制御と組み合わせることで、より高い燃費向上効果を得ることができる。
【００３４】
手段１３．上記手段１２において、発電量増大制御手段は、オルタネータの発電能力を最大に切り換える。
【００３５】
すなわち、オルタネータの発電量が最大に切り換えられることから、より一層高い燃費向上効果を得ることができる。
【００３６】
手段１４．上記手段１〜１３のいずれかにおいて、冷媒は、ＣＯ2 冷媒である。
【００３７】
すなわち、ＣＯ2 冷媒が用いられることから、従来より空調装置に用いられているＨＦＣ−１３４ａ冷媒等と比較して、電動ファンの出力低減により冷媒を冷却する冷却風量が少なくなった場合のコンプレッサの出力の増加幅が大きい。つまり、電動ファンの出力低減によるコンプレッサの駆動負荷、すなわちエンジン回転負荷を効果的に増加させることができる。従って、燃料消費率を効率良く向上でき、より高い燃費向上効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車載ガソリンエンジンの出力を利用する空調装置を構築しており、先ずは図１を用いてその空調装置の全体概略構成を説明する。
【００３９】
図１に示すように、エンジン１０の出力軸には、エアコン用コンプレッサ１１とオルタネータ１２とが駆動連結されている。エアコン用コンプレッサ１１は、コンデンサ１３、膨張弁１４及びエバポレータ１５と共に、冷凍回路１６を構成している。
【００４０】
エアコン用コンプレッサ１１は、エンジン出力に基づいて駆動され、空調装置の冷凍回路１６にて循環させる冷媒、本実施の形態ではＣＯ2 冷媒を圧縮する。エアコン用コンプレッサ１１は、要求される冷凍能力に応じて吐出圧（圧縮容量）が可変制御され、圧縮した冷媒をコンデンサ１３に送る。
【００４１】
コンデンサ１３は、走行風が当たるように車両前部に配設されており、該コンデンサ１３の後面側の近傍位置には後述の電動ファン１７が配設されている。コンデンサ１３は、車両走行時に受ける走行風又は電動ファン１７の作動により生じる冷却風により、圧縮された冷媒を冷却して液化する。そして、コンデンサ１３にて液化された冷媒は、膨張弁１４にて膨張されて空調ダクト内のエバポレータ１５に送られ、このエバポレータ１５に向かって送風を行うことにより該エバポレータ１５内の冷媒が気化し、このときの気化熱により送風が冷却されて車室内に供給されるようになっている。
【００４２】
オルタネータ１２は、エンジン出力に基づいて駆動されて発電動作を行い、その発電動作で得た発電電力を車載バッテリ１８に蓄える。オルタネータ１２は、車載バッテリ１８の電圧値に応じて発電能力（発電量）が可変制御される。電動ファン１７は、電動モータを駆動源としており、オルタネータ１２からの発電電力（バッテリ１８からの作動電力）の供給に基づいて作動すると共に、ファン回転速度が可変制御される。電動ファン１７は、コンデンサ１３への冷却風量を調整して、該コンデンサ１３内の冷媒の冷却温度を調整する。
【００４３】
エアコンＥＣＵ２１は、エアコン用コンプレッサ１１及び電動ファン１７の制御を行っている。すなわち、エアコンＥＣＵ２１は、搭乗者により設定される空調温度や外内気温等からその時々に要求される冷凍能力を算出し、それに応じてエアコン用コンプレッサ１１のオンオフ及び圧縮容量を変化させて吐出圧を可変制御すると共に、電動ファン１７のオンオフ及びファン回転速度のデューティによる可変制御を行っている。この場合、算出した（要求される）冷凍能力を発生するように、エアコンＥＣＵ２１は、図４に示すように、エアコン用コンプレッサ１１の出力（吐出圧）と電動ファン１７の出力（ファン回転速度）とを相関させて空調制御を行っている。
【００４４】
また、エアコンＥＣＵ２１は、エンジン１０の制御を行うエンジンＥＣＵ２０と連携してエアコン用コンプレッサ１１及び電動ファン１７の制御を行っている。ここで、エンジンＥＣＵ２０は、車載の各種センサから各検出値が入力され、これに応じてエンジン１０の運転状態及びドライバの要求を把握し、これに応じてエンジン１０の燃料噴射量や噴射時期、点火時期等を制御している。また、エンジンＥＣＵ２０は、バッテリ１８の電圧値をモニタしており、オルタネータ１２の発電能力を可変制御している。
【００４５】
次いで、本実施の形態のエアコンＥＣＵ２１は、図２に示すフローに従って所定時間毎に電動ファン制御を行っている。
【００４６】
図２に示すステップＳ１０１では、エンジン１０の燃料消費率（単位時間で単位エンジン出力を得るのに消費する燃料量）を算出する。この場合、エンジンＥＣＵ２０側においては、各種センサの検出値に基づいて得られるその時々のエンジン回転速度とエンジン軸トルクとからエンジン出力を算出しており、エアコンＥＣＵ２１はそのエンジン出力を読み込んで図６（ａ）に示すマップから現在の燃料消費率を算出する。燃料消費率の算出後、ステップＳ１０２に進む。
【００４７】
ステップＳ１０２では、算出した燃料消費率と予め設定した出力判定値Ａ（図６（ａ）参照）との比較により、現在のエンジン出力を増加させるか否かを判定している。算出した燃料消費率が出力判定値Ａより小さい領域にあると判定すると（主に走行時で非アイドル運転時）、エンジン１０が燃料消費率の良好な領域で運転していると認識し、ステップＳ１０６に進み、電動ファン１７を通常制御マップに従い通常ファン制御を行う。電動ファン１７の通常制御は、要求される冷凍能力を維持する上で、電動ファン１７の回転速度を最も高速とし、要求冷凍能力を発生するための不足分をコンプレッサ１１の駆動にて補填する制御である。
【００４８】
前記ステップＳ１０２において、算出した燃料消費率が出力判定値Ａより大きい領域にあると判定すると（主にアイドル運転時）、エンジン１０が燃料消費率の悪い領域で運転していると認識し、該エンジン１０が燃料消費率の良好な領域で運転するように、現在のエンジン出力を増加させるべく電動ファン１７の出力低減制御に移行する。この場合、ステップＳ１０３に進む。
【００４９】
ステップＳ１０３では、実行条件フラグが「１」か否かを判定する。すなわち、エアコンＥＣＵ２１は、冷媒圧、外気温及びバッテリ電圧を取得するようになっており、取得した各検出値がそれぞれ許容範囲内か否かを判定する。具体的には、後述の電動ファン１７の出力低減制御（本実施の形態では、電動ファン１７の作動電圧のデューティを最低デューティまで低下させる制御）の実施許容範囲か否かを各検出値から判定する。なお、この判定には、冷媒圧、外気温及びバッテリ電圧以外の検出値を組み合わせることも可能である。
【００５０】
実行条件フラグが「０」、すなわち各検出値のいずれかが許容範囲から外れていると判定した場合には、前記ステップＳ１０６に進んで、電動ファン１７を上記した通常制御にて駆動する。一方、実行条件フラグが「１」、各検出値が全て許容範囲内にあると判定した場合には、ステップＳ１０４に進む。
【００５１】
ステップＳ１０４では、上記した通常制御よりも電動ファン１７の出力を低減させた出力低減制御に切り換える。本実施の形態の出力低減制御は、要求される冷凍能力を維持する上で、電動ファン１７の回転速度を最も低速（最低デューティ）に抑え、かつコンプレッサ１１の駆動負荷（圧縮容量）を最も大きくする制御である。つまり、電動ファン１７の制御が出力低減制御に切り換えられると、これに応じてエアコン用コンプレッサ１１の駆動負荷が増加し、エンジン回転負荷が増加する。すると、エンジンＥＣＵ２０は、エンジン回転負荷の増加に伴うエンジン回転速度の低下を防止するために燃料噴射量を増加させ、エンジン出力を高める制御を行う。
【００５２】
なお本実施の形態では、冷媒にＣＯ2 冷媒を用いている。図５に示すように、ＣＯ2 冷媒は、従来より空調装置に用いられているＨＦＣ−１３４ａ冷媒と比較して、電動ファン１７の出力低減によりコンデンサ１３の前面風量が少なくなった場合のコンプレッサ１１の出力の増加幅が大きい。つまり、本実施の形態では、電動ファン１７の出力を低減させることで、コンプレッサ１１の駆動負荷、すなわちエンジン回転負荷を効果的に増加させることが可能となっている。
【００５３】
ステップＳ１０５では、バッテリ電圧が所定電圧値以上の十分な電圧値となるまで、オルタネータ１２を全開発電させるようにエンジンＥＣＵ２０に指令する（全開発電フラグ「１」）。エンジンＥＣＵ２０は、この指令に基づいてオルタネータ１２の発電制御を、通常発電（バッテリ電圧低下分に対応する発電量）から全開発電に切り換える。すると、オルタネータ１２の駆動負荷が増加し、これによってもエンジン回転負荷が増加する。すると、エンジンＥＣＵ２０は、上記と同様に、エンジン回転負荷の増加に伴うエンジン回転速度の低下を防止するために燃料噴射量を増加させ、エンジン出力を高める。
【００５４】
つまり、前記ステップＳ１０４，Ｓ１０５において、オルタネータ１２及びエアコン用コンプレッサ１１の両者にてエンジン回転負荷を増加させてエンジン出力を高めることで、エンジン１０の運転にかかる燃料は若干増加するが、燃料消費率の向上を図り、やがて上記出力判定値Ａ以下の燃料消費率の良好となる領域でエンジン１０を運転させるように制御している。
【００５５】
因みに、エンジンＥＣＵ２０においては、図３に示すフローに従って所定時間毎にオルタネータ１２の発電制御（オルタ制御）を行っている。
【００５６】
図３に示すステップＳ２０１では、バッテリ電圧を読み込み、ステップＳ２０２では、その読み込んだバッテリ電圧が所定電圧値未満か否かを判定し、オルタネータ１２による発電が必要か否かを判定する。バッテリ電圧が所定電圧値以上であると判定した場合、オルタネータ１２による発電が必要ないとしてこの処理フローを終了する。一方、バッテリ電圧が所定電圧値未満であると判定した場合、オルタネータ１２による発電が必要であるとしてステップＳ２０３に進む。
【００５７】
ステップＳ２０３では、上記ステップＳ１０５にて設定される全開発電フラグ「１」か否かを判定し、オルタネータ１２による全開発電を行うか否かを判定する。全開発電フラグが「１」と判定すれば、ステップＳ２０４に進み、バッテリ電圧低下分にかかわらずオルタネータ１２の発電能力を最大として全開発電を実施する。一方、全開発電フラグが「０」と判定すれば、オルタネータ１２による通常発電を行うと判定すべく、ステップＳ２０５に進む。
【００５８】
ステップＳ２０５では、バッテリ電圧低下分に相当する好適な発電量を算出し、ステップＳ２０６では、オルタネータ１２をその算出した発電量に基づく発電能力にて発電する通常発電を実施する。
【００５９】
つまり、上記のように電動ファン１７の出力低減を実施したことにより、その出力低減分、バッテリ１８における電動ファン１７の消費電力が低減される。これにより、オルタネータ１２の発電能力が抑えられ、該オルタネータ１２の駆動負荷が小さくなる。その結果、上記電動ファン１７の出力低減制御を行った際のエンジン回転負荷の増加幅よりもエンジン回転負荷が減少するので、エンジン１０の単位時間当たりの燃料消費量の低減幅は大きくなる（図６（ｂ）参照）。
【００６０】
こうして本実施の形態では、エアコンＥＣＵ２１における電動ファン１７の出力低減制御と、エンジンＥＣＵ２０におけるエンジン１０の発電制御とが実施されることにより、図７及び図８に示すように燃費を向上できる。なお、図７（ａ）（ｂ）及び図８（ａ）は、アイドル運転時における単位時間当たりの燃料消費量を検討したものであり、図７（ｃ）及び図８（ｂ）は、所定速度による走行時における単位時間当たりの燃料消費量を検討したものである。
【００６１】
図７（ａ）において、エンジン１０のアイドル時は、通常、燃料消費率が悪い領域で運転されている。因みに、所定速度による走行時は、燃料消費率が良好なエンジン運転状態となる。アイドル運転時において、冷媒圧、外気温及びバッテリ電圧が全て許容範囲内にある場合、エアコンＥＣＵ２１は、電動ファン１７の出力低減を実施し、該電動ファン１７を最低デューティにて駆動する。これにより、コンデンサ１３の前面風量が低減するため、この低減分に応じてコンプレッサ１１の出力が高められる。
【００６２】
図７（ｂ）において、コンプレッサ１１の出力が高められた分、エンジン回転負荷が増加するため、エンジンＥＣＵ２０は、エンジン回転負荷の増加に伴うエンジン回転速度の低下を防止するために燃料噴射量を増加させ、エンジン出力を高める。これにより、図７（ｃ）に示すように、単位時間当たりのエンジン１０の燃料消費量は増加するが、図７（ｂ）に示すように、燃料消費率としては向上する。つまり、燃料消費量の増加幅が抑制される。
【００６３】
一方、図７（ｃ）において、上記のように電動ファン１７の出力低減を実施したことにより、その出力低減分、バッテリ１８における電動ファン１７の消費電力が低減される。これにより、オルタネータ１２の発電能力が抑えられ駆動負荷が小さくなるため、エンジン回転負荷が電動ファン１７の出力低減制御を行った際のエンジン回転負荷の増加幅よりも減少し、エンジン１０の単位時間当たりの燃料消費量の低減幅が大きくなる。
【００６４】
これらにより、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、電動ファン１７の出力低減を実施した場合の単位時間当たりのトータル燃料消費量、すなわちアイドル運転時の単位時間当たりの燃料消費量ａ１と走行時の単位時間当たりの燃料消費量ａ２とのトータル燃料消費量（ａ１＋ａ２）は、従来の電動ファン１７を通常制御のみで駆動した場合のトータル燃料消費量（ｂ１＋ｂ２）と比べて燃料消費量が減少し、燃費を向上できる。
【００６５】
因みに、図７及び図８では、電動ファン１７の出力低減を実施する際、オルタネータ１２の全開発電制御を加味していないため、この全開発電制御を加味すれば、アイドル運転時において更なる燃料消費率の向上と、走行時においてオルタネータ１２の駆動負荷の更なる低減により、上記検討結果よりも、より一層の燃費向上を図ることができる。
【００６６】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００６７】
本実施の形態では、エアコンＥＣＵ２１は、コンプレッサ１１と電動ファン１７とを相関制御して要求冷凍能力を発生するように空調制御を実施している。また、エアコンＥＣＵ２１は、空調制御時においてエンジン１０の燃料消費率が良好でない所定領域で該エンジン１０が運転状態にあるか否かを判定し、該運転状態にある判定がなされたとき、コンプレッサ１１の駆動負荷を増加させるべく電動ファン１７の出力（回転速度）を低減させる。因みに、エアコンＥＣＵ２１は、エンジン１０の燃料消費率をエンジンＥＣＵ２０から取得し、取得した燃料消費率と良否判定値との比較に基づいて上記判定を確実に行っている。
【００６８】
これにより、空調制御時において燃料消費率が良好でないエンジン運転状態である判定がなされると、電動ファン１７の出力が低減、つまり電動ファン１７の回転速度が抑制される。すると、要求される冷凍能力の維持、すなわち空調性能を安定させるためにコンプレッサ１１の圧縮容量が増加し、該コンプレッサ１１の駆動負荷が増加する。従って、エンジン回転負荷が増加するため、エンジンＥＣＵ２０にてエンジン回転負荷の増加に伴うエンジン回転速度の低下を防止するために燃料噴射量が増加されてエンジン出力が増加する。ここで、エンジン出力と燃料消費率との関係において、低出力領域ではエンジン出力の増加に伴って燃料消費率が向上し且つその変化率が大きく、それ以外の出力領域ではその変化率が小さい。そのため、上記判定がなされるような低出力領域で電動ファン１７の出力を低減させてエンジン出力を増加させると、エンジン１０の燃料消費率が向上する。また、電動ファン１７の出力を低減した分、該電動ファン１７の消費電力が低減されるため、オルタネータ１２の発電量が少なくて済む。つまり、オルタネータ１２の駆動負荷が低減し、エンジン回転負荷が低減される。このように本実施の形態では、電動ファン１７の出力を調整してエンジン１０を低燃料消費率側で運転させることにより、高い燃費向上効果を得ることができる。
【００６９】
本実施の形態では、電動ファン１７の出力低減制御を行わないときには、電動ファン１７の駆動を主とし、要求冷凍能力を発生するための不足分をコンプレッサ１１の駆動にて補填する通常ファン制御が実施される。すなわち、ファン出力低減制御を行わないとき、つまり燃料消費率が良好なエンジン運転状態では、コンプレッサ１１の駆動負荷が抑制される。この場合、電動ファン１７の出力が最大、コンプレッサ１１の駆動負荷が最小に制御されるので、コンプレッサ１１側からのエンジン回転負荷の増加を確実に低減することができる。
【００７０】
本実施の形態では、エアコンＥＣＵ２１は、冷媒圧、外気温、及びバッテリ電圧から電動ファン１７の出力低減制御を実施するか否かを判定する。すなわち、燃費向上を図る上で重要な要素である冷媒圧、外気温、及びバッテリ電圧からファン出力低減制御の実施許容範囲を設定することで、より効果的に燃費向上を図ることができる。
【００７１】
本実施の形態では、エアコンＥＣＵ２１は、電動ファン１７の出力低減制御時において、予め定めた最低デューティにて電動ファン１７を駆動する。すなわち、ファン出力低減制御時において、一律に予め定めた最低デューティにて電動ファン１７を駆動するだけであるので、簡単な制御にて対応することができる。
【００７２】
本実施の形態では、オルタネータ１２は、通常発電時、バッテリ電圧に応じた発電量力にて発電動作するものであり、エアコンＥＣＵ２１は、空調制御時において燃料消費率が良好でないエンジン運転状態であると判定したとき、オルタネータ１２の通常発電動作よりもその発電量を増大させる。
【００７３】
すなわち、空調制御時において燃料消費率が良好でないエンジン運転状態である判定がなされたとき、オルタネータ１２の発電量が通常発電動作よりも増大される（この場合、最大とされる）ので、オルタネータ１２の駆動負荷が増大する。従って、エンジン回転負荷が増加するため、エンジン回転負荷の増加に伴うエンジン回転速度の低下を防止するために燃料噴射量が増加されてエンジン出力が増加する。そのため、上述したように、上記判定がなされるような低出力領域でオルタネータの発電量を増大させてエンジン出力を増加させると、エンジン１０の燃料消費率が向上する。また、オルタネータ１２の発電量を増大させることで、バッテリ１８の電圧値の回復が良好となるため、燃料消費率が良好なエンジン運転状態になった場合にオルタネータ１２の発電能力が小さく、該オルタネータ１２の駆動負荷も小さくなる。これにより、エンジン回転負荷が低減し、燃料消費量が低減される。つまり、上記ファン出力低減制御と組み合わせることで、より高い燃費向上効果を得ることができる。しかも、オルタネータ１２の発電量が最大に切り換えられることから、より一層高い燃費向上効果を得ることができる。
【００７４】
本実施の形態では、ＣＯ2 冷媒が用いられることから、従来より空調装置に用いられているＨＦＣ−１３４ａ冷媒等と比較して、電動ファン１７の出力低減によりコンデンサ１３の前面風量（通過する冷却風）が少なくなった場合のコンプレッサの出力の増加幅が大きい。つまり、本実施の形態では、電動ファン１７の出力低減によるコンプレッサ１１の駆動負荷、すなわちエンジン回転負荷を効果的に増加させることができる。従って、燃料消費率を効率良く向上でき、より高い燃費向上効果を得ることができる。
【００７５】
（第２の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施の形態を図面に従って説明する。なお、本実施の形態は、前記第１の実施の形態と比べて、電動ファン１７の出力低減制御の異なる形態である。
【００７６】
図９は、本実施の形態におけるエアコンＥＣＵ２１の電動ファン制御のフローチャートである。この電動ファン制御は、所定時間毎に実施される。因みに、本実施の形態の電動ファン制御は、前記第１の実施の形態における電動ファン制御のフローのステップＳ１０３の次にステップＳ１１０が挿入されて構成されている。従って、以下にはその異なる部分を中心に説明する。
【００７７】
図９に示すステップＳ１０３にて、実行条件フラグが「１」と判定されると、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、電動ファンの作動電圧のデューティを演算する。この演算には次の条件式（１）が用いられる。
【００７８】
【数１】
2006218920.tif 000003
但し、Ｔeaは、要求される冷凍能力を発揮するための冷媒温度である。ΔＧeaは、電動ファン１７の作動によるコンデンサ１３の前面風量変化分（コンデンサ１３を通過する冷却風量の変化分）である。Δηeng は、エンジン１０の燃料消費率変化分である。ΔＷは、電動ファン出力変化分である。ηAlt は、オルタネータ効率（発電効率）である。エアコンＥＣＵ２１は、電動ファン１７の出力低減制御を実施する毎に、これら演算に必要な検出値等を取得している。
【００７９】
本実施の形態では、電動ファン１７の作動電圧（デューティ）を所定値毎に徐々に小さくして電動ファン出力変化分ΔＷを変化させ、上記条件式（１）が成立する最大の作動電圧を算出する。上記条件式（１）の左辺は、増加する燃料消費量分に関するものであり、右辺は、回収（節減）できる燃料消費量分に関するものである。つまり、上記条件式（１）を満足する最大の作動電圧で電動ファン１７を駆動することで、効率良く燃費向上を図ることができる。そして、ステップＳ１０４では、上記にて算出した作動電圧のデューティにて電動ファン１７を駆動する。
【００８０】
このようにすることで、本実施の形態では前記第１の実施の形態の効果に加え、以下のような効果が得られる。
【００８１】
本実施の形態では、エアコンＥＣＵ２１は、電動ファン１７の出力を低減させコンプレッサ１１の駆動負荷が増加することによる燃料増加分と、電動ファン１７の出力を低減させオルタネータ１２の発電量が低減することによる燃料節減分との比較に基づいて、燃料増加分よりも燃料節減分が大きくなるような作動電圧（デューティ）を算出している。そして、エアコンＥＣＵ２１は、電動ファン１７の出力低減制御時において、その算出した作動電圧にて電動ファン１７を駆動する。すなわち、電動ファン１７の出力低減制御時において、該制御を行った際の燃料増加分と燃料節減分との比較に基づいて算出した作動電圧にて電動ファン１７が駆動されるので、電動ファン１７の回転速度がその時々の状況に応じたものとなる。従って、より効果的に燃費向上を図ることができる。
【００８２】
また、エアコンＥＣＵ２１は、その燃料増加分を、冷媒温度Ｔea、コンデンサ１３の前面風量変化分（冷却風量変化分）ΔＧea、及び燃料消費率変化分Δηeng を用いて算出し、その燃料節減分を、電動ファン出力変化分ΔＷ、及びオルタネータ１２の発電効率ηAlt を用いて算出している。すなわち、燃料増加分及び燃料節減分に関する各要素から簡単且つ確実に燃料増加分及び燃料節減分を算出することができる。
【００８３】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００８４】
上記実施の形態では、電動ファン１７の回転速度制御をデューティ制御により行うものであったが、高速及び低速のいずれかとすべく、電動ファン１７の作動電圧が対応するいずれかの電圧値に切り換えられるものであってもよい。この場合、エアコンＥＣＵ２１のファン出力低減制御時においては、ファン回転速度が低速となる電圧値にて電動ファン１７を駆動する。このようにしても、ファン出力低減制御時において、一律にファン回転速度が低速となる電圧値にて電動ファン１７を駆動するだけであるので、簡単な制御にて対応することができる。なお、高速及び低速の２段階だけでなく、３段階以上の多段階で回転速度を切り換えるものであっても良い。
【００８５】
上記実施の形態では、ステップＳ１０２において燃料消費率と予め設定した出力判定値Ａとの判定を行って以降の処理を選択するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えばエンジン出力やエンジン回転速度、エンジン軸トルク等から判定を行うようにしても良い。また、燃料消費率が良好でないアイドル運転時かそれ以外かで判定するようにしても良い。また、ステップＳ１１０の条件式にて判定を行うようにしても良い。
【００８６】
上記実施の形態では、ステップＳ１０３において実行条件フラグが「１」か否か、すなわち冷媒圧、外気温及びバッテリ電圧がそれぞれ許容範囲内か否かを判定しているが、この判定を省略することも可能である。
【００８７】
上記実施の形態では、ステップＳ１０５を設けてオルタネータ１２を全開発電させるようにしているが、該ステップＳ１０５を省略しても良い。つまり、ステップＳ１０５を省略しても燃費向上を図ることができるためである。但し、ステップＳ１０５の処理を行うと高い燃費向上効果を得ることができるので、該ステップＳ１０５を設けることが望ましい。またこの場合、オルタネータ１２を全開発電しなくても良く、通常発電よりも発電量を増大させれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】一実施の形態におけるエンジン制御システム及び空調システムの概略を示す構成図である。
【図２】第１の実施の形態における電動ファン制御を示すフローチャートである。
【図３】オルタネータの発電制御を示すフローチャートである。
【図４】コンプレッサ及び電動ファンの制御を説明するための図である。
【図５】コンデンサ前面風量とコンプレッサ出力との関係を示す図である。
【図６】エンジン出力と燃料消費率との関係を示す図である。
【図７】（ａ）（ｂ）はアイドル運転時における燃料消費率を説明するための図であり、（ｃ）は走行時における燃料消費率を説明するための図である。
【図８】（ａ）はアイドル運転時における単位時間当たりの燃料消費量を説明するため図であり、（ｂ）は走行時における単位時間当たりの燃料消費量を説明するため図である。
【図９】第２の実施の形態における電動ファン制御を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０…エンジン、１１…コンプレッサ、１２…オルタネータ、１７…電動ファン、１８…バッテリ、２１…エアコンＥＣＵ（運転状態判定手段、ファン出力低減制御手段、実行条件判定手段、作動電圧算出手段及び発電量増大制御手段）。
【図１】
2006218920.tif 000004
【図２】
2006218920.tif 000005
【図３】
2006218920.tif 000006
【図４】
2006218920.tif 000007
【図５】
2006218920.tif 000008
【図６】
2006218920.tif 000009
【図７】
2006218920.tif 000010
【図８】
2006218920.tif 000011
【図９】
2006218920.tif 000012